Разработка фундаментальных научных основ проектирования энергетических преобразователей повышенной эффективности для канала генерирования 270 В летательных аппаратов

В последние годы развитие систем электроснабжения летательных аппаратов направлено в сторону перехода к концепции "более электрических самолетов" (БЭС). Основой этой концепции было стремление к уменьшению общего веса, снижению расходов на техническое обслуживание, повышение надежности и улучшения эксплуатационных характеристик самолетов за счет увеличения использования электрического оборудования. Сегодняшняя цель концепции БЭС состоит в том, чтобы полностью заменить системы, которые в более ранних летательных аппаратах (как военных, так и гражданских) были гидравлическими, пневматическими или механическими системами, на электрические. В рамках концепции БЭС, разработки в области развития систем электроснабжения (СЭС) летательных аппаратов направлены на повышение питающего напряжения до 540 В постоянного тока. В качестве преимуществ СЭС повышенного напряжения над традиционными системами отмечают: снижение общей массы СЭС на 25 %; снижение массы электронных устройств контроля и управления на 40 %; улучшение качества электроэнергии (в частности на переходных режимах); повышение КПД системы на 15 %; исключение перерывов в питании; отсутствие ограничений по частоте вращения генератора; простоту обеспечения параллельной работы генераторов; повышенный уровень безопасности экипажа и обслуживающего персонала. Для питания приводов воздушных судов может применяться напряжение 230/540 В переменного тока, получаемое от генерирующих узлов, однако уровень развития современной электроники и систем управления не позволяет использовать данный класс напряжения, вследствие чего возникает потребность в понижении его до 270 В. В данном случае возникает противоречие - необходимый переход к системам БЭС ограничивается отсутствием энергетических преобразователей (трансформаторно-выпрямительных устройств, дросселей и реакторов) на 270 В постоянного тока. Для получения системы 270 В постоянного тока в мировой практике применяются трансформаторно-выпрямительные устройства с магнитопроводом, выполненным из электротехнической стали, а условия их работы подразумевает работу в режиме холостого хода (большую часть времени), при этом наибольшими потерями являются потери в стали, в результате чего происходит их дополнительный нагрев. Решением данной проблемы могут выступить аморфные сплавы, которые обладают низкими удельными потерями холостого хода, однако, их применение в условиях работы в СЭС борта летательного аппарата (климатические, вибрационные и электромагнитные аспекты) не были исследованы. Таким образом, в данном проекте будут решены фундаментальные проблемы основ проектирования энергетических преобразователей для канала генерирования 270 В летательных аппаратов, а также исследована возможность использования аморфного сплава для повышения эффективности их работы.